電動(dòng)機(jī)的電磁特性和機(jī)械特性分析解析課件

回顧內(nèi)容：三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理概述第6章電動(dòng)機(jī)機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)起來(lái)對(duì)稱定子三相繞組通入對(duì)稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（磁場(chǎng)能量）磁感線切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生e和i轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來(lái)三相交流電能電磁轉(zhuǎn)矩感應(yīng)LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系回顧內(nèi)容：三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理概述第6章電16.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程

（定子電路和轉(zhuǎn)子電路分析）一、每相的等效電路＋U1－I1R1jX1－E1＋－E2s＋jX2sR2I2sf1f2

定子每相電路

轉(zhuǎn)子每相電路

※R1、X1——定子每相繞組的電阻和漏磁感抗?！鵕2、X2s——轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻和漏磁感抗。（下標(biāo)“s”表示其值與轉(zhuǎn)差率即轉(zhuǎn)速有關(guān)）

定子相當(dāng)于變壓器的一次繞組轉(zhuǎn)子相當(dāng)于變壓器的二次繞組轉(zhuǎn)子電路通常是短路的LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系6.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程

（定子電路和轉(zhuǎn)子電路26.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程

（定子電路和轉(zhuǎn)子電路分析）LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系6.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程

（定子電路和轉(zhuǎn)子電路3定子繞組中通入的是三項(xiàng)正弦交流電，所以通過(guò)每相繞組的磁通Φ也是按正弦規(guī)律變化的，即Φ=Φmsinωt，有主磁通和漏磁通。1.定子繞組中的電動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以n1的轉(zhuǎn)速在空間旋轉(zhuǎn)，定子繞組以n1的速度切割磁力線，因此，主磁通Φ在定子每相繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：其有效值為：E1定子電流除產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁通（主磁通）外，還產(chǎn)生漏磁通。這個(gè)磁通只圍繞定子繞組和周圍空氣，而不通過(guò)轉(zhuǎn)子繞組，因此定子每相繞組中還要產(chǎn)生漏磁電動(dòng)勢(shì)：定子每相繞組的等效電路如下：LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系定子繞組中通入的是三項(xiàng)正弦交流電，所以通過(guò)每相繞組的磁通Φ也4＋U1－I1R1jX1－E1＋－E2s＋jX2sR2I2sf1f2

定子每相電路

轉(zhuǎn)子每相電路

※R1、X1——定子每相繞組的電阻和漏磁感抗?！鵕2、X2s——轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻和漏磁感抗。（下標(biāo)“s”表示其值與轉(zhuǎn)差率即轉(zhuǎn)速有關(guān)）

定子繞組相當(dāng)于變壓器的一次繞組轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器的二次繞組轉(zhuǎn)子電路通常是短路的定子、轉(zhuǎn)子每相繞組的等效電路如下：LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系＋I(xiàn)1R1jX1－－jX2s5忽略R1和X1，則U1≈－E1有效值為：U1=E1=4.44f1

N1

繞組的材質(zhì)為銅線，上面會(huì)產(chǎn)生一定的壓降沿非磁性材料-空氣閉合的，與i之間是線性關(guān)系，可以用線性電感元件L代表，則漏磁感抗X1=ΩL，LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系忽略R1和X1，則U1≈－E1有效值為：U1=E6U1=E1=4.44f1

N1※N1——定子每相繞組的等效匝數(shù)；※

——定子每相繞組交鏈磁通的最大值，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極的磁通；

※f1——e1的頻率，即定子電路的頻率。f1=pn160——與交流電源同頻率。和

U1建立了聯(lián)系，當(dāng)f1、N1為固定值時(shí)，由電源電壓U1決定。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系U1=E1=4.44f1N1※N1——定72、定子電流和定子功率因數(shù)當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，軸上受到的摩擦阻力極小，轉(zhuǎn)速n接近于同步轉(zhuǎn)速n1，可以認(rèn)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)不切割轉(zhuǎn)子繞組，因此e2≈0和i2≈0。此時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)僅由定子電流i10建立，空載時(shí)的主磁通Φ0與之相對(duì)應(yīng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶上負(fù)載時(shí)n<n1，轉(zhuǎn)子電流i2不再為零，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由i1和i2共同建立。為簡(jiǎn)化分析，習(xí)慣常認(rèn)為定子電流i1由兩部分組成，一部分為勵(lì)磁分量i10，其作用是產(chǎn)生氣隙主磁通Φ0；另一部分是負(fù)載分量，其作用是抵消（或稱為平衡）轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的磁效應(yīng)。從此角度出發(fā)，能方便地理解當(dāng)i2增加時(shí)，i1便相應(yīng)增加這種能量的傳遞和轉(zhuǎn)換作用。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系2、定子電流和定子功率因數(shù)當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，軸上受到的8轉(zhuǎn)子電路分析

主要研究轉(zhuǎn)子電流i2和轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cos2

，以便后來(lái)分析電磁轉(zhuǎn)矩T在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子繞組也要切割磁力線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2，而轉(zhuǎn)子繞組是通過(guò)短路環(huán)閉合的，從而有感應(yīng)電流i2，而這電流同旋轉(zhuǎn)磁通作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T。

定子每相繞組的等效電路如下：定子電流的產(chǎn)生過(guò)程：LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系轉(zhuǎn)子電路分析

主要研究轉(zhuǎn)子電流i2和轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cos29＋U1－I1R1jX1－E1＋－E2s＋jX2sR2I2sf1f2

定子每相電路

轉(zhuǎn)子每相電路

※R1、X1——定子每相繞組的電阻和漏磁感抗?！鵕2、X2s——轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻和漏磁感抗。（下標(biāo)“s”表示其值與轉(zhuǎn)差率即轉(zhuǎn)速有關(guān)）

定子相當(dāng)于變壓器的一次繞組轉(zhuǎn)子相當(dāng)于變壓器的二次繞組轉(zhuǎn)子電路通常是短路的定子、轉(zhuǎn)子每相繞組的等效電路如下：LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系＋I(xiàn)1R1jX1－－jX2s10轉(zhuǎn)子電路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2

U2=E2－Z2I2

三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)0=E2s－(R2＋jX2s)

I2s0=E2s－Z2sI2s1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2，和變壓器分析方法相同e2是轉(zhuǎn)子相對(duì)于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，所以f2是和轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率有關(guān)的量。下面具體研究一下f29.3三相異步電動(dòng)機(jī)的電路分析

變壓器LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系轉(zhuǎn)子電路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2U2=E2－Z2I2三112、轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（電流）的頻率f2把它換算成每一秒鐘轉(zhuǎn)多少轉(zhuǎn)已知，當(dāng)P=1時(shí)，i變化一周期→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一圈。當(dāng)P=2時(shí)，i變化一周期→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)半圈。可得，當(dāng)磁極對(duì)數(shù)為P時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一圈→i變化P個(gè)周期。又因?yàn)檎医涣麟娒棵雰?nèi)變化的次數(shù)稱為頻率f則f2的表達(dá)式如下：f1是電源電壓的頻率，是固定不變的，所以f2和s有關(guān).LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系2、轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（電流）的頻率f2把它換算成每一秒鐘轉(zhuǎn)多12在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，n=0，s=1，此時(shí)f2與f1相同，f2數(shù)值最大。當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，s=1%～9%，則f2=0.5～4.5Hz（f1=50Hz）。※

正常運(yùn)行時(shí)

f2很低。設(shè)此時(shí)轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)用e20來(lái)表示，則其有效值為：E20=

4.44f1N2即起動(dòng)瞬間轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。

此時(shí)轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)用e2s來(lái)表示，則其有效值為：E2s=

4.44f2N2=

4.44s

f1N2則E2s=

sE20LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，※正常運(yùn)行時(shí)f133.轉(zhuǎn)子的漏磁感抗，等效電路如下所示：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間n=0（S=1）轉(zhuǎn)子的感抗用X20來(lái)表示：X20=2

f1L2——轉(zhuǎn)子起動(dòng)瞬間的漏電抗最大。X2s=

ω2L2

=2f2L2=2s

f1L2

漏磁感抗是由漏磁通產(chǎn)生的，漏磁通沿著空氣閉合，是非磁性材料，可以用一個(gè)線性電感L2來(lái)表示。電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行后，X2s=

s

X20L2LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系3.轉(zhuǎn)子的漏磁感抗，等效電路如下所示：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間n=144.轉(zhuǎn)子電路的電流I2s=E2sR2＋jX2s=sE2R2＋jsX2可見(jiàn)，i2是S的函數(shù)，用下面的曲線圖來(lái)表示：用有效值來(lái)表示：LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系4.轉(zhuǎn)子電路的電流I2s=E2s=sE2可見(jiàn)，i2是S的函15理想空載時(shí)，n≈n1，s=0，e2=0,i2=0,所以從坐標(biāo)原點(diǎn)開(kāi)始。當(dāng)s較小時(shí)，

＜，近似可以省略，I2隨S的增加近似成正比增加。當(dāng)s較大時(shí)，

＞，近似可以省略，I2近似與S無(wú)關(guān)，是一個(gè)比較大的常數(shù)?，F(xiàn)分析i2與S的關(guān)系：橫坐標(biāo)為s，縱坐標(biāo)為i2LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系理想空載時(shí)，n≈n1，s=0，當(dāng)s較小時(shí)，＜165.轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)cos2=R2R2＋X2s22

=R2R2＋(sX2)

22由于轉(zhuǎn)子電路存在感抗，因此i2與e2之存在一個(gè)相位差ψ2結(jié)論：cosΨ2隨著s的增加而減小，啟動(dòng)瞬間的最小。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系5.轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)cos2=R222=R222176.2三相異步電動(dòng)機(jī)的功率第9章電動(dòng)機(jī)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的功率1.功率流程圖（功率的變換過(guò)程）=3U1LI1Lcos12.輸入功率P1P1=3U1I1cos1P1PCu1+PFe1(定子損耗)PePCu2+PFe2(轉(zhuǎn)子損耗)P0(空載損耗)P2Pm輸入電功率輸出機(jī)械功率LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系6.2三相異步電動(dòng)機(jī)的功率第9章電動(dòng)機(jī)一、183.定子損耗9.4三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩包括定子三相繞組的銅損耗PCu1和定子鐵心的損耗PFe1。4.電磁功率PePe=P1－PCu1－PFe1

即從定子傳送到轉(zhuǎn)子上的功率。5.轉(zhuǎn)子損耗

包括轉(zhuǎn)子繞組的銅損耗PCu1和轉(zhuǎn)子鐵心的損耗PFe2。由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很接近于同步轉(zhuǎn)速，因此，轉(zhuǎn)子鐵損耗PFe2可忽略不計(jì)。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系3.定子損耗9.4三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩196.總機(jī)械功率Pm9.4三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩Pm=Pe－PCu2－PFe2=Pe－PCu2=P1－PCu1－PFe1－PCu27.空載損耗P0

P0=Pme＋Pad8.輸出功率P2

P2=Pm－P0=P1－PCu1－PFe1－PCu2－P09.電動(dòng)機(jī)的效率（約80%~90%）機(jī)械損耗附加損耗P2P1=×100%

LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系6.總機(jī)械功率Pm9.4三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩201.異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生6、3異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性

異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩等于轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)矩之總和。磁場(chǎng)越強(qiáng)，轉(zhuǎn)子電流越大，轉(zhuǎn)矩也就越大。由此可得電磁轉(zhuǎn)矩的物理式為此公式?jīng)]有反映出T和U的關(guān)系，以及T和S的關(guān)系。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系1.異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生6、3異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和21LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系22LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系23LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系24

電磁轉(zhuǎn)矩T正比電源電壓U12的平方，反映了電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩在負(fù)載不變情況下，其大小取決于電源電壓的高低。但這并不意味電動(dòng)機(jī)的工作電壓越高，電動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出的電磁轉(zhuǎn)矩就越大。電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載運(yùn)行時(shí)，輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩的大小，實(shí)際上決定于來(lái)自于電動(dòng)機(jī)軸上負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩的大小。換言之，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩T等于負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)在某一速度下穩(wěn)定運(yùn)行；若T>TL，電動(dòng)機(jī)就會(huì)加速運(yùn)行；若T<TL，電動(dòng)機(jī)則要減速運(yùn)行直至停轉(zhuǎn)。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系電磁轉(zhuǎn)矩T正比電源電壓U12的平方，反映了電動(dòng)機(jī)25Tc是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總的阻轉(zhuǎn)矩；T0是空載轉(zhuǎn)矩，通常是摩擦轉(zhuǎn)矩、空氣阻力轉(zhuǎn)矩等形成的；T2是機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩；通常T0這個(gè)值很小，可以忽略不計(jì)，近似認(rèn)為Tc≈T22.轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系

利用異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線來(lái)研究一下電動(dòng)機(jī)的自適應(yīng)負(fù)載能力。電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)整，這種能力稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系Tc是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總的阻轉(zhuǎn)矩；T0是空載轉(zhuǎn)矩，通常是摩擦轉(zhuǎn)26現(xiàn)在假定轉(zhuǎn)軸上所加的負(fù)載轉(zhuǎn)矩是一個(gè)恒定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，用T2來(lái)表示，如圖所示，它與轉(zhuǎn)矩特性曲線有兩個(gè)交點(diǎn)，c點(diǎn)和d點(diǎn)，這兩點(diǎn)表面上看來(lái)都滿足轉(zhuǎn)矩平衡的關(guān)系，T=T2，但是電動(dòng)機(jī)在c點(diǎn)和d點(diǎn)都能夠穩(wěn)定運(yùn)行嗎？這兩點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)有什么不同呢?下面就做具體分析。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系現(xiàn)在假定轉(zhuǎn)軸上所加的負(fù)載轉(zhuǎn)矩是一個(gè)恒定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，用T2來(lái)表27C點(diǎn)情況分析說(shuō)明

LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系C點(diǎn)情況分析說(shuō)明LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系28首先看c點(diǎn)的運(yùn)行情況：在c點(diǎn)T=T2，恒速運(yùn)行。假設(shè)某些因素使T2突然增大了，這種情況是經(jīng)常發(fā)生的，比如金屬切削機(jī)床在加工工件的時(shí)候，由于持刀量的增加，或者加工材料的不均勻，又或者起重機(jī)起吊重物的時(shí)候，也可能造成負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增加，從圖上來(lái)看，它從T2增加為T2′，在這一瞬間，T＜T2′，n就會(huì)下降，s會(huì)增大，根據(jù)轉(zhuǎn)矩特性曲線，在這一段（ob段）內(nèi)，s增大，T相應(yīng)會(huì)增大，這樣就可以達(dá)到T=T2′，重新滿足轉(zhuǎn)矩平衡的條件。這樣電動(dòng)機(jī)就在一個(gè)新的、比較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，那就對(duì)應(yīng)著圖中的c′點(diǎn)。同理，可以分析T2突然減小的情況，T＞T2′，n就會(huì)上升，s會(huì)減小，在ob段，s減小，T相應(yīng)會(huì)減小，這樣就可以達(dá)到T=T2′，重新滿足轉(zhuǎn)矩平衡的條件。這樣電動(dòng)機(jī)就在一個(gè)新的、比較高的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，那就對(duì)應(yīng)著圖中的c′′點(diǎn)。C點(diǎn)情況分析說(shuō)明

LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系首先看c點(diǎn)的運(yùn)行情況：在c點(diǎn)T=T2，恒速運(yùn)行。C點(diǎn)29LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系30d點(diǎn)情況分析說(shuō)明

LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系d點(diǎn)情況分析說(shuō)明LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系31d點(diǎn)的運(yùn)行情況：在d點(diǎn)T=T2，恒速運(yùn)行。假設(shè)某些因素使T2突然增大了，從圖上來(lái)看，它從T2增加為T2′，在這一瞬間，T＜T2′，n就會(huì)下降，s會(huì)增大，根據(jù)轉(zhuǎn)矩特性曲線，在ba段內(nèi)，s增大，T相應(yīng)會(huì)減小，T進(jìn)一步小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，n進(jìn)一步下降，s進(jìn)一步增加，T再進(jìn)一步減小，T再進(jìn)一步小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，n再進(jìn)一步下降，s再進(jìn)一步增加，最后電動(dòng)機(jī)就停轉(zhuǎn)了。同理，可以分析T2突然減小的情況，T＞T2′，n就會(huì)上升，s會(huì)減小，在ba段，s減小，T相應(yīng)會(huì)增加，T進(jìn)一步大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，最后n會(huì)上升到b點(diǎn)，進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。d點(diǎn)情況分析說(shuō)明

小結(jié)：B點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的臨界點(diǎn)；ba段不是電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系d點(diǎn)的運(yùn)行情況：在d點(diǎn)T=T2，恒速運(yùn)行。d點(diǎn)情況分32異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩特性電磁轉(zhuǎn)矩有三個(gè)重要值，分別為：額定轉(zhuǎn)矩TN最大轉(zhuǎn)矩TM起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TstTmsm1T0sn=0n=n0最大電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)最大電磁轉(zhuǎn)矩的臨界轉(zhuǎn)差率。(1)額定轉(zhuǎn)矩TN（單位N·m）電動(dòng)機(jī)在額定電壓下以額定轉(zhuǎn)速nN運(yùn)功率單位若為W時(shí)，9550改為9.55行，輸出額定機(jī)械功率PN時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸上對(duì)應(yīng)輸出的機(jī)械轉(zhuǎn)矩為額定電磁轉(zhuǎn)矩TN。計(jì)算可根據(jù)M銘牌上的數(shù)值

LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩特性電磁轉(zhuǎn)矩有三個(gè)重要值，分別為：Tmsm33最大轉(zhuǎn)矩反映了電動(dòng)機(jī)帶最大負(fù)載的性能.TMT0s最大電磁轉(zhuǎn)矩起動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩(2)最大轉(zhuǎn)矩TMTst下圖為不同U1下的轉(zhuǎn)矩特性曲線LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系最大轉(zhuǎn)矩反映了電動(dòng)機(jī)帶最大負(fù)載的性能.TMT0s最大34

在M運(yùn)行過(guò)程中，如果電源電壓U1下降比較多，會(huì)出現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩TM＜負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2的情況，M帶不動(dòng)負(fù)載了，將會(huì)出現(xiàn)M的停機(jī)現(xiàn)象（悶車）。如果此時(shí)不及時(shí)斷開(kāi)電源，M中將會(huì)產(chǎn)生很大的i，會(huì)使M溫升過(guò)高，甚至造成設(shè)備的損壞，為了保證M在電源電壓發(fā)生波動(dòng)的時(shí)候仍然能夠正常工作，一般規(guī)定TM比TN大很多，用過(guò)載系數(shù)λ來(lái)表示這個(gè)特性。λ的大小既反應(yīng)了M穩(wěn)定運(yùn)行的特性，也反應(yīng)了M允許短時(shí)過(guò)載的能力。一般Y系列異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)為1.8～2.2，λ越大，過(guò)載能力越強(qiáng)。我們把最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值稱為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，即LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系在M運(yùn)行過(guò)程中，如果電源電壓U1下降比較多，35電源電壓不變的情況下：此圖表明Tmax與轉(zhuǎn)子電阻R2無(wú)關(guān)；Sm與R2有關(guān)。

這就決定了繞線式三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)有較好的啟動(dòng)特性和調(diào)速特性。（以后分析）LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系電源電壓不變的情況下：此圖表明Tmax與轉(zhuǎn)子電阻R236TMT0s最大電磁轉(zhuǎn)矩起動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩反映了異步機(jī)帶負(fù)載起動(dòng)時(shí)的性能。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定電磁轉(zhuǎn)矩之比稱作電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力，即：Tst(3)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst

λst通常在0.8～2.2之間。如果電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst小于電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)將無(wú)法起動(dòng)。n=0（s=1），T=Tst，是啟動(dòng)工作點(diǎn)。Tst稱為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。s=1，f1=f2,此時(shí)轉(zhuǎn)子的頻率最高，故X20＞R2，分母中的R2可省略。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系TMT0s最大電磁轉(zhuǎn)矩起動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩反映了異步376、3、2異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

顯然，把轉(zhuǎn)矩特性曲線旋轉(zhuǎn)90°后即可得到機(jī)械特性曲線。機(jī)械特性曲線可分為穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)ab段和非穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)bc段兩部分。

當(dāng)轉(zhuǎn)矩從0增加到額定轉(zhuǎn)矩TN時(shí)，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速?gòu)膎1下降到nN，轉(zhuǎn)速的下降很少，這種特性就是硬特性。適合于金屬切削機(jī)床，通風(fēng)機(jī)，壓縮機(jī)等，這些設(shè)備要求T變化大時(shí)，n變化不大。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系6、3、2異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性顯然，把轉(zhuǎn)矩特性曲線38LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系39LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系40LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系41LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系426.4三相異步電動(dòng)機(jī)的使用6.4.1三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)主要介紹以下幾個(gè)，其它自己看教材。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系6.4三相異步電動(dòng)機(jī)的使用主要介紹以下幾個(gè)，其它自己看教43

異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)1.型號(hào)

Y132S－29.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和額定值Ｙ表示異步機(jī)機(jī)座中心高度（mm）磁極數(shù)機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)S——短機(jī)座M——中機(jī)座L——長(zhǎng)機(jī)座

三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132S－2功率7.5kW頻率50Hz電壓380V電流15A接法轉(zhuǎn)速2900r/min絕緣等級(jí)B工作方式連續(xù)LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)1.型號(hào)9.1三相異步電449.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和額定值2.額定功率PN（單位：KW）

指轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率3.額定電壓UN（單位：V）指定子三相繞組應(yīng)施加的額定線電壓ULN

。通常有：380V，3kV，6kV。4.額定電流IN（單位：A）電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的線電流ILN。

三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132S－2功率7.5kW頻率50Hz電壓380V電流15A接法轉(zhuǎn)速2900r/min絕緣等級(jí)B工作方式連續(xù)LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系9.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和額定值2.額定455.額定頻率fN

我國(guó)工頻為50Hz6.額定轉(zhuǎn)速nN（單位：r/min）指的是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n。7、工作方式：

連續(xù)工作制S1、短時(shí)工作制S2、間歇工作制S3。9.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和額定值

三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132S－2功率7.5kW頻率50Hz電壓380V電流15A接法轉(zhuǎn)速2900r/min絕緣等級(jí)B工作方式連續(xù)LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系5.額定頻率fN9.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和468.接法：指定子三相繞組的接法。

定子繞組有兩種接法：Y形和Δ形

。通常：PN≤3kW為Y接法，

PN≥4kW為

接法。

LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系8.接法：指定子三相繞組的接法。LFChun制作大連理工47LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系48為強(qiáng)化對(duì)名牌數(shù)據(jù)的了解，可結(jié)合教材P133第5題來(lái)做一下練習(xí)。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系為強(qiáng)化對(duì)名牌數(shù)據(jù)的了解，可結(jié)合教材P133第5題來(lái)做一下練習(xí)49LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系50LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系51啟動(dòng)瞬間，n=0,s=1，轉(zhuǎn)子繞組以同步轉(zhuǎn)速n1切割磁力線，此時(shí)相對(duì)速度最大，此時(shí)e2和i2最大，和變壓器原理相類似，i2大會(huì)使i1也增大，相應(yīng)的輸電線路的電流也加大了。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系啟動(dòng)瞬間，n=0,s=1，轉(zhuǎn)子繞組以同步轉(zhuǎn)速n1切割磁力線，52LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系53課堂討論第9章電動(dòng)機(jī)

9.1三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速?zèng)Q定于(

)。a.電源頻率 b.磁極對(duì)數(shù) c.電源頻率和磁極對(duì)數(shù)c

9.2旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0與極對(duì)數(shù)p和電源頻率f的關(guān)系是(

)ba.n0=60pfb.n0=60fpc.n0=60f

2p

9.3三相異步電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向決定于(

)。a.電源電壓大小 b.電源頻率高低 c.定子電流的相序cLFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系課堂討論第9章電動(dòng)機(jī)9.154課堂討論

9.5某三相異步電動(dòng)機(jī)采用變頻調(diào)速時(shí)，若降低頻率，則轉(zhuǎn)速將（

）。a.提高b.不變c.降低c9.6運(yùn)行中的三相異步電動(dòng)機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩從T1增到T2時(shí)，將穩(wěn)定運(yùn)行在圖示機(jī)械特性曲線的(

)。a.Q1點(diǎn) b.Q2點(diǎn)c.Q3點(diǎn)

nTOT1T2Q1

Q2

Q3

b9.4三相異步電動(dòng)機(jī)是由于(

)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩的。a.定子磁場(chǎng)與定子電流的相互作用 b.轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子電流的相互作用c.旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子電流的相互作用cLFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系課堂討論9.5某三相異步電動(dòng)55課堂討論

9.8額定電壓為380/220V的三相異步電動(dòng)機(jī)，在接成

形和接成△

形兩種情況下運(yùn)行時(shí)，其額定輸出功率PY和P△

的關(guān)系是（

）。a.PY=P△

b.PY=3P△

c.P△=3PYd.PY=3P△e.P△=3PYaLFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系課堂討論9.8額定電壓為356課堂討論

9.9

三相電動(dòng)機(jī)在額定運(yùn)行狀態(tài)下，如果斷了一根電源線，則電動(dòng)機(jī)（

）。a.仍將繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，但電流增大，若時(shí)間長(zhǎng)會(huì)使電機(jī)燒壞b.仍將繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，工作狀態(tài)不會(huì)改變c.停止轉(zhuǎn)動(dòng)a9.10某三相繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)，在臨界轉(zhuǎn)差率sm＜1的范圍內(nèi)增加轉(zhuǎn)子電阻R2時(shí)，起動(dòng)電流Ist和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst的變化情況是(

)。a.Ist和Tst都減小b.Ist減小，Tst增加c.Ist增加，Tst減小d.Ist和Tst都增加bLFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系課堂討論9.9三相電動(dòng)機(jī)在額57課堂討論

9.11三相異步電動(dòng)機(jī)在額定負(fù)載下欠電壓運(yùn)行時(shí)，其定子線電流將(

)。a.小于額定電流 b.大于額定電流 c.等于額定電流b

9.12在起動(dòng)重設(shè)備常選用的異步電動(dòng)機(jī)為(

)。a.鼠籠式 b.繞線式 c.單相b

9.14一臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)在額定電壓下運(yùn)行，當(dāng)負(fù)載增加時(shí)，其轉(zhuǎn)子電流I2和轉(zhuǎn)速n的變化規(guī)律是（

）。a.I2和n都減小。b.I2減小、n增加。c.I2增加、n減小。d.I2和n都增加。cLFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系課堂討論9.11三相異步電動(dòng)58第6章

結(jié)束

下一章LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系第6章

結(jié)束下一章LFChun制作大59回顧內(nèi)容：三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理概述第6章電動(dòng)機(jī)機(jī)械負(fù)載旋轉(zhuǎn)起來(lái)對(duì)稱定子三相繞組通入對(duì)稱三相電流旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)（磁場(chǎng)能量）磁感線切割轉(zhuǎn)子繞組轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生e和i轉(zhuǎn)子繞組在磁場(chǎng)中受到電磁力的作用轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)起來(lái)三相交流電能電磁轉(zhuǎn)矩感應(yīng)LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系回顧內(nèi)容：三相異步電動(dòng)機(jī)的工作原理概述第6章電606.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程

（定子電路和轉(zhuǎn)子電路分析）一、每相的等效電路＋U1－I1R1jX1－E1＋－E2s＋jX2sR2I2sf1f2

定子每相電路

轉(zhuǎn)子每相電路

※R1、X1——定子每相繞組的電阻和漏磁感抗。※R2、X2s——轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻和漏磁感抗。（下標(biāo)“s”表示其值與轉(zhuǎn)差率即轉(zhuǎn)速有關(guān)）

定子相當(dāng)于變壓器的一次繞組轉(zhuǎn)子相當(dāng)于變壓器的二次繞組轉(zhuǎn)子電路通常是短路的LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系6.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程

（定子電路和轉(zhuǎn)子電路616.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程

（定子電路和轉(zhuǎn)子電路分析）LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系6.2三相異步電動(dòng)機(jī)的工作過(guò)程

（定子電路和轉(zhuǎn)子電路62定子繞組中通入的是三項(xiàng)正弦交流電，所以通過(guò)每相繞組的磁通Φ也是按正弦規(guī)律變化的，即Φ=Φmsinωt，有主磁通和漏磁通。1.定子繞組中的電動(dòng)勢(shì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以n1的轉(zhuǎn)速在空間旋轉(zhuǎn)，定子繞組以n1的速度切割磁力線，因此，主磁通Φ在定子每相繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為：其有效值為：E1定子電流除產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁通（主磁通）外，還產(chǎn)生漏磁通。這個(gè)磁通只圍繞定子繞組和周圍空氣，而不通過(guò)轉(zhuǎn)子繞組，因此定子每相繞組中還要產(chǎn)生漏磁電動(dòng)勢(shì)：定子每相繞組的等效電路如下：LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系定子繞組中通入的是三項(xiàng)正弦交流電，所以通過(guò)每相繞組的磁通Φ也63＋U1－I1R1jX1－E1＋－E2s＋jX2sR2I2sf1f2

定子每相電路

轉(zhuǎn)子每相電路

※R1、X1——定子每相繞組的電阻和漏磁感抗?！鵕2、X2s——轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻和漏磁感抗。（下標(biāo)“s”表示其值與轉(zhuǎn)差率即轉(zhuǎn)速有關(guān)）

定子繞組相當(dāng)于變壓器的一次繞組轉(zhuǎn)子繞組相當(dāng)于變壓器的二次繞組轉(zhuǎn)子電路通常是短路的定子、轉(zhuǎn)子每相繞組的等效電路如下：LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系＋I(xiàn)1R1jX1－－jX2s64忽略R1和X1，則U1≈－E1有效值為：U1=E1=4.44f1

N1

繞組的材質(zhì)為銅線，上面會(huì)產(chǎn)生一定的壓降沿非磁性材料-空氣閉合的，與i之間是線性關(guān)系，可以用線性電感元件L代表，則漏磁感抗X1=ΩL，LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系忽略R1和X1，則U1≈－E1有效值為：U1=E65U1=E1=4.44f1

N1※N1——定子每相繞組的等效匝數(shù)；※

——定子每相繞組交鏈磁通的最大值，即旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)每極的磁通；

※f1——e1的頻率，即定子電路的頻率。f1=pn160——與交流電源同頻率。和

U1建立了聯(lián)系，當(dāng)f1、N1為固定值時(shí)，由電源電壓U1決定。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系U1=E1=4.44f1N1※N1——定662、定子電流和定子功率因數(shù)當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，軸上受到的摩擦阻力極小，轉(zhuǎn)速n接近于同步轉(zhuǎn)速n1，可以認(rèn)為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)不切割轉(zhuǎn)子繞組，因此e2≈0和i2≈0。此時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)僅由定子電流i10建立，空載時(shí)的主磁通Φ0與之相對(duì)應(yīng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)帶上負(fù)載時(shí)n<n1，轉(zhuǎn)子電流i2不再為零，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)由i1和i2共同建立。為簡(jiǎn)化分析，習(xí)慣常認(rèn)為定子電流i1由兩部分組成，一部分為勵(lì)磁分量i10，其作用是產(chǎn)生氣隙主磁通Φ0；另一部分是負(fù)載分量，其作用是抵消（或稱為平衡）轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生的磁效應(yīng)。從此角度出發(fā)，能方便地理解當(dāng)i2增加時(shí)，i1便相應(yīng)增加這種能量的傳遞和轉(zhuǎn)換作用。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系2、定子電流和定子功率因數(shù)當(dāng)電動(dòng)機(jī)空載時(shí)，軸上受到的67轉(zhuǎn)子電路分析

主要研究轉(zhuǎn)子電流i2和轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cos2

，以便后來(lái)分析電磁轉(zhuǎn)矩T在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下，轉(zhuǎn)子繞組也要切割磁力線，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2，而轉(zhuǎn)子繞組是通過(guò)短路環(huán)閉合的，從而有感應(yīng)電流i2，而這電流同旋轉(zhuǎn)磁通作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩T。

定子每相繞組的等效電路如下：定子電流的產(chǎn)生過(guò)程：LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系轉(zhuǎn)子電路分析

主要研究轉(zhuǎn)子電流i2和轉(zhuǎn)子功率因數(shù)cos268＋U1－I1R1jX1－E1＋－E2s＋jX2sR2I2sf1f2

定子每相電路

轉(zhuǎn)子每相電路

※R1、X1——定子每相繞組的電阻和漏磁感抗?！鵕2、X2s——轉(zhuǎn)子每相繞組的電阻和漏磁感抗。（下標(biāo)“s”表示其值與轉(zhuǎn)差率即轉(zhuǎn)速有關(guān)）

定子相當(dāng)于變壓器的一次繞組轉(zhuǎn)子相當(dāng)于變壓器的二次繞組轉(zhuǎn)子電路通常是短路的定子、轉(zhuǎn)子每相繞組的等效電路如下：LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系＋I(xiàn)1R1jX1－－jX2s69轉(zhuǎn)子電路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2

U2=E2－Z2I2

三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)0=E2s－(R2＋jX2s)

I2s0=E2s－Z2sI2s1.感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2，和變壓器分析方法相同e2是轉(zhuǎn)子相對(duì)于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的，所以f2是和轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率有關(guān)的量。下面具體研究一下f29.3三相異步電動(dòng)機(jī)的電路分析

變壓器LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系轉(zhuǎn)子電路產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)e2U2=E2－Z2I2三702、轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（電流）的頻率f2把它換算成每一秒鐘轉(zhuǎn)多少轉(zhuǎn)已知，當(dāng)P=1時(shí)，i變化一周期→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一圈。當(dāng)P=2時(shí)，i變化一周期→旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)半圈?？傻?，當(dāng)磁極對(duì)數(shù)為P時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)轉(zhuǎn)一圈→i變化P個(gè)周期。又因?yàn)檎医涣麟娒棵雰?nèi)變化的次數(shù)稱為頻率f則f2的表達(dá)式如下：f1是電源電壓的頻率，是固定不變的，所以f2和s有關(guān).LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系2、轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)（電流）的頻率f2把它換算成每一秒鐘轉(zhuǎn)多71在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，n=0，s=1，此時(shí)f2與f1相同，f2數(shù)值最大。當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，s=1%～9%，則f2=0.5～4.5Hz（f1=50Hz）。※

正常運(yùn)行時(shí)

f2很低。設(shè)此時(shí)轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)用e20來(lái)表示，則其有效值為：E20=

4.44f1N2即起動(dòng)瞬間轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大。

此時(shí)轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)用e2s來(lái)表示，則其有效值為：E2s=

4.44f2N2=

4.44s

f1N2則E2s=

sE20LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，※正常運(yùn)行時(shí)f723.轉(zhuǎn)子的漏磁感抗，等效電路如下所示：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間n=0（S=1）轉(zhuǎn)子的感抗用X20來(lái)表示：X20=2

f1L2——轉(zhuǎn)子起動(dòng)瞬間的漏電抗最大。X2s=

ω2L2

=2f2L2=2s

f1L2

漏磁感抗是由漏磁通產(chǎn)生的，漏磁通沿著空氣閉合，是非磁性材料，可以用一個(gè)線性電感L2來(lái)表示。電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行后，X2s=

s

X20L2LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系3.轉(zhuǎn)子的漏磁感抗，等效電路如下所示：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間n=734.轉(zhuǎn)子電路的電流I2s=E2sR2＋jX2s=sE2R2＋jsX2可見(jiàn)，i2是S的函數(shù)，用下面的曲線圖來(lái)表示：用有效值來(lái)表示：LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系4.轉(zhuǎn)子電路的電流I2s=E2s=sE2可見(jiàn)，i2是S的函74理想空載時(shí)，n≈n1，s=0，e2=0,i2=0,所以從坐標(biāo)原點(diǎn)開(kāi)始。當(dāng)s較小時(shí)，

＜，近似可以省略，I2隨S的增加近似成正比增加。當(dāng)s較大時(shí)，

＞，近似可以省略，I2近似與S無(wú)關(guān)，是一個(gè)比較大的常數(shù)。現(xiàn)分析i2與S的關(guān)系：橫坐標(biāo)為s，縱坐標(biāo)為i2LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系理想空載時(shí)，n≈n1，s=0，當(dāng)s較小時(shí)，＜755.轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)cos2=R2R2＋X2s22

=R2R2＋(sX2)

22由于轉(zhuǎn)子電路存在感抗，因此i2與e2之存在一個(gè)相位差ψ2結(jié)論：cosΨ2隨著s的增加而減小，啟動(dòng)瞬間的最小。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系5.轉(zhuǎn)子電路功率因數(shù)cos2=R222=R222766.2三相異步電動(dòng)機(jī)的功率第9章電動(dòng)機(jī)一、三相異步電動(dòng)機(jī)的功率1.功率流程圖（功率的變換過(guò)程）=3U1LI1Lcos12.輸入功率P1P1=3U1I1cos1P1PCu1+PFe1(定子損耗)PePCu2+PFe2(轉(zhuǎn)子損耗)P0(空載損耗)P2Pm輸入電功率輸出機(jī)械功率LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系6.2三相異步電動(dòng)機(jī)的功率第9章電動(dòng)機(jī)一、773.定子損耗9.4三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩包括定子三相繞組的銅損耗PCu1和定子鐵心的損耗PFe1。4.電磁功率PePe=P1－PCu1－PFe1

即從定子傳送到轉(zhuǎn)子上的功率。5.轉(zhuǎn)子損耗

包括轉(zhuǎn)子繞組的銅損耗PCu1和轉(zhuǎn)子鐵心的損耗PFe2。由于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速很接近于同步轉(zhuǎn)速，因此，轉(zhuǎn)子鐵損耗PFe2可忽略不計(jì)。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系3.定子損耗9.4三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩786.總機(jī)械功率Pm9.4三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩Pm=Pe－PCu2－PFe2=Pe－PCu2=P1－PCu1－PFe1－PCu27.空載損耗P0

P0=Pme＋Pad8.輸出功率P2

P2=Pm－P0=P1－PCu1－PFe1－PCu2－P09.電動(dòng)機(jī)的效率（約80%~90%）機(jī)械損耗附加損耗P2P1=×100%

LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系6.總機(jī)械功率Pm9.4三相異步電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)矩791.異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生6、3異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和機(jī)械特性

異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩等于轉(zhuǎn)子中各載流導(dǎo)體在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)作用下，受到電磁力所形成的轉(zhuǎn)矩之總和。磁場(chǎng)越強(qiáng)，轉(zhuǎn)子電流越大，轉(zhuǎn)矩也就越大。由此可得電磁轉(zhuǎn)矩的物理式為此公式?jīng)]有反映出T和U的關(guān)系，以及T和S的關(guān)系。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系1.異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生6、3異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和80LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系81LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系82LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系83

電磁轉(zhuǎn)矩T正比電源電壓U12的平方，反映了電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩在負(fù)載不變情況下，其大小取決于電源電壓的高低。但這并不意味電動(dòng)機(jī)的工作電壓越高，電動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出的電磁轉(zhuǎn)矩就越大。電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)機(jī)械負(fù)載運(yùn)行時(shí)，輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩的大小，實(shí)際上決定于來(lái)自于電動(dòng)機(jī)軸上負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩的大小。換言之，當(dāng)電磁轉(zhuǎn)矩T等于負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)在某一速度下穩(wěn)定運(yùn)行；若T>TL，電動(dòng)機(jī)就會(huì)加速運(yùn)行；若T<TL，電動(dòng)機(jī)則要減速運(yùn)行直至停轉(zhuǎn)。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系電磁轉(zhuǎn)矩T正比電源電壓U12的平方，反映了電動(dòng)機(jī)84Tc是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總的阻轉(zhuǎn)矩；T0是空載轉(zhuǎn)矩，通常是摩擦轉(zhuǎn)矩、空氣阻力轉(zhuǎn)矩等形成的；T2是機(jī)械負(fù)載轉(zhuǎn)矩；通常T0這個(gè)值很小，可以忽略不計(jì)，近似認(rèn)為Tc≈T22.轉(zhuǎn)矩平衡關(guān)系

利用異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線來(lái)研究一下電動(dòng)機(jī)的自適應(yīng)負(fù)載能力。電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可以隨負(fù)載的變化而自動(dòng)調(diào)整，這種能力稱為自適應(yīng)負(fù)載能力。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系Tc是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的總的阻轉(zhuǎn)矩；T0是空載轉(zhuǎn)矩，通常是摩擦轉(zhuǎn)85現(xiàn)在假定轉(zhuǎn)軸上所加的負(fù)載轉(zhuǎn)矩是一個(gè)恒定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，用T2來(lái)表示，如圖所示，它與轉(zhuǎn)矩特性曲線有兩個(gè)交點(diǎn)，c點(diǎn)和d點(diǎn)，這兩點(diǎn)表面上看來(lái)都滿足轉(zhuǎn)矩平衡的關(guān)系，T=T2，但是電動(dòng)機(jī)在c點(diǎn)和d點(diǎn)都能夠穩(wěn)定運(yùn)行嗎？這兩點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)有什么不同呢?下面就做具體分析。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系現(xiàn)在假定轉(zhuǎn)軸上所加的負(fù)載轉(zhuǎn)矩是一個(gè)恒定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，用T2來(lái)表86C點(diǎn)情況分析說(shuō)明

LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系C點(diǎn)情況分析說(shuō)明LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系87首先看c點(diǎn)的運(yùn)行情況：在c點(diǎn)T=T2，恒速運(yùn)行。假設(shè)某些因素使T2突然增大了，這種情況是經(jīng)常發(fā)生的，比如金屬切削機(jī)床在加工工件的時(shí)候，由于持刀量的增加，或者加工材料的不均勻，又或者起重機(jī)起吊重物的時(shí)候，也可能造成負(fù)載轉(zhuǎn)矩突然增加，從圖上來(lái)看，它從T2增加為T2′，在這一瞬間，T＜T2′，n就會(huì)下降，s會(huì)增大，根據(jù)轉(zhuǎn)矩特性曲線，在這一段（ob段）內(nèi)，s增大，T相應(yīng)會(huì)增大，這樣就可以達(dá)到T=T2′，重新滿足轉(zhuǎn)矩平衡的條件。這樣電動(dòng)機(jī)就在一個(gè)新的、比較低的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，那就對(duì)應(yīng)著圖中的c′點(diǎn)。同理，可以分析T2突然減小的情況，T＞T2′，n就會(huì)上升，s會(huì)減小，在ob段，s減小，T相應(yīng)會(huì)減小，這樣就可以達(dá)到T=T2′，重新滿足轉(zhuǎn)矩平衡的條件。這樣電動(dòng)機(jī)就在一個(gè)新的、比較高的轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，那就對(duì)應(yīng)著圖中的c′′點(diǎn)。C點(diǎn)情況分析說(shuō)明

LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系首先看c點(diǎn)的運(yùn)行情況：在c點(diǎn)T=T2，恒速運(yùn)行。C點(diǎn)88LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系89d點(diǎn)情況分析說(shuō)明

LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系d點(diǎn)情況分析說(shuō)明LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系90d點(diǎn)的運(yùn)行情況：在d點(diǎn)T=T2，恒速運(yùn)行。假設(shè)某些因素使T2突然增大了，從圖上來(lái)看，它從T2增加為T2′，在這一瞬間，T＜T2′，n就會(huì)下降，s會(huì)增大，根據(jù)轉(zhuǎn)矩特性曲線，在ba段內(nèi)，s增大，T相應(yīng)會(huì)減小，T進(jìn)一步小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，n進(jìn)一步下降，s進(jìn)一步增加，T再進(jìn)一步減小，T再進(jìn)一步小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，n再進(jìn)一步下降，s再進(jìn)一步增加，最后電動(dòng)機(jī)就停轉(zhuǎn)了。同理，可以分析T2突然減小的情況，T＞T2′，n就會(huì)上升，s會(huì)減小，在ba段，s減小，T相應(yīng)會(huì)增加，T進(jìn)一步大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，最后n會(huì)上升到b點(diǎn)，進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。d點(diǎn)情況分析說(shuō)明

小結(jié)：B點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的臨界點(diǎn)；ba段不是電動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系d點(diǎn)的運(yùn)行情況：在d點(diǎn)T=T2，恒速運(yùn)行。d點(diǎn)情況分91異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩特性電磁轉(zhuǎn)矩有三個(gè)重要值，分別為：額定轉(zhuǎn)矩TN最大轉(zhuǎn)矩TM起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TstTmsm1T0sn=0n=n0最大電磁轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)最大電磁轉(zhuǎn)矩的臨界轉(zhuǎn)差率。(1)額定轉(zhuǎn)矩TN（單位N·m）電動(dòng)機(jī)在額定電壓下以額定轉(zhuǎn)速nN運(yùn)功率單位若為W時(shí)，9550改為9.55行，輸出額定機(jī)械功率PN時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)軸上對(duì)應(yīng)輸出的機(jī)械轉(zhuǎn)矩為額定電磁轉(zhuǎn)矩TN。計(jì)算可根據(jù)M銘牌上的數(shù)值

LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系異步電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩特性電磁轉(zhuǎn)矩有三個(gè)重要值，分別為：Tmsm92最大轉(zhuǎn)矩反映了電動(dòng)機(jī)帶最大負(fù)載的性能.TMT0s最大電磁轉(zhuǎn)矩起動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩(2)最大轉(zhuǎn)矩TMTst下圖為不同U1下的轉(zhuǎn)矩特性曲線LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系最大轉(zhuǎn)矩反映了電動(dòng)機(jī)帶最大負(fù)載的性能.TMT0s最大93

在M運(yùn)行過(guò)程中，如果電源電壓U1下降比較多，會(huì)出現(xiàn)最大轉(zhuǎn)矩TM＜負(fù)載轉(zhuǎn)矩T2的情況，M帶不動(dòng)負(fù)載了，將會(huì)出現(xiàn)M的停機(jī)現(xiàn)象（悶車）。如果此時(shí)不及時(shí)斷開(kāi)電源，M中將會(huì)產(chǎn)生很大的i，會(huì)使M溫升過(guò)高，甚至造成設(shè)備的損壞，為了保證M在電源電壓發(fā)生波動(dòng)的時(shí)候仍然能夠正常工作，一般規(guī)定TM比TN大很多，用過(guò)載系數(shù)λ來(lái)表示這個(gè)特性。λ的大小既反應(yīng)了M穩(wěn)定運(yùn)行的特性，也反應(yīng)了M允許短時(shí)過(guò)載的能力。一般Y系列異步電動(dòng)機(jī)的過(guò)載系數(shù)為1.8～2.2，λ越大，過(guò)載能力越強(qiáng)。我們把最大轉(zhuǎn)矩與額定轉(zhuǎn)矩的比值稱為電動(dòng)機(jī)的過(guò)載能力，即LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系在M運(yùn)行過(guò)程中，如果電源電壓U1下降比較多，94電源電壓不變的情況下：此圖表明Tmax與轉(zhuǎn)子電阻R2無(wú)關(guān)；Sm與R2有關(guān)。

這就決定了繞線式三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)有較好的啟動(dòng)特性和調(diào)速特性。（以后分析）LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系電源電壓不變的情況下：此圖表明Tmax與轉(zhuǎn)子電阻R295TMT0s最大電磁轉(zhuǎn)矩起動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩

起動(dòng)轉(zhuǎn)矩反映了異步機(jī)帶負(fù)載起動(dòng)時(shí)的性能。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與額定電磁轉(zhuǎn)矩之比稱作電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力，即：Tst(3)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst

λst通常在0.8～2.2之間。如果電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tst小于電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩TL時(shí)，電動(dòng)機(jī)將無(wú)法起動(dòng)。n=0（s=1），T=Tst，是啟動(dòng)工作點(diǎn)。Tst稱為啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。s=1，f1=f2,此時(shí)轉(zhuǎn)子的頻率最高，故X20＞R2，分母中的R2可省略。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系TMT0s最大電磁轉(zhuǎn)矩起動(dòng)電磁轉(zhuǎn)矩起動(dòng)轉(zhuǎn)矩反映了異步966、3、2異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性

顯然，把轉(zhuǎn)矩特性曲線旋轉(zhuǎn)90°后即可得到機(jī)械特性曲線。機(jī)械特性曲線可分為穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)ab段和非穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)bc段兩部分。

當(dāng)轉(zhuǎn)矩從0增加到額定轉(zhuǎn)矩TN時(shí)，對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速?gòu)膎1下降到nN，轉(zhuǎn)速的下降很少，這種特性就是硬特性。適合于金屬切削機(jī)床，通風(fēng)機(jī)，壓縮機(jī)等，這些設(shè)備要求T變化大時(shí)，n變化不大。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系6、3、2異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性顯然，把轉(zhuǎn)矩特性曲線97LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系98LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系99LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系100LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系1016.4三相異步電動(dòng)機(jī)的使用6.4.1三相異步電動(dòng)機(jī)的銘牌和技術(shù)數(shù)據(jù)主要介紹以下幾個(gè)，其它自己看教材。LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系6.4三相異步電動(dòng)機(jī)的使用主要介紹以下幾個(gè)，其它自己看教102

異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)1.型號(hào)

Y132S－29.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和額定值Ｙ表示異步機(jī)機(jī)座中心高度（mm）磁極數(shù)機(jī)座長(zhǎng)度代號(hào)S——短機(jī)座M——中機(jī)座L——長(zhǎng)機(jī)座

三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132S－2功率7.5kW頻率50Hz電壓380V電流15A接法轉(zhuǎn)速2900r/min絕緣等級(jí)B工作方式連續(xù)LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系異步電動(dòng)機(jī)的銘牌數(shù)據(jù)1.型號(hào)9.1三相異步電1039.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和額定值2.額定功率PN（單位：KW）

指轉(zhuǎn)軸上輸出的機(jī)械功率3.額定電壓UN（單位：V）指定子三相繞組應(yīng)施加的額定線電壓ULN

。通常有：380V，3kV，6kV。4.額定電流IN（單位：A）電動(dòng)機(jī)額定運(yùn)行時(shí)的線電流ILN。

三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132S－2功率7.5kW頻率50Hz電壓380V電流15A接法轉(zhuǎn)速2900r/min絕緣等級(jí)B工作方式連續(xù)LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系9.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和額定值2.額定1045.額定頻率fN

我國(guó)工頻為50Hz6.額定轉(zhuǎn)速nN（單位：r/min）指的是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速n。7、工作方式：

連續(xù)工作制S1、短時(shí)工作制S2、間歇工作制S3。9.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和額定值

三相異步電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132S－2功率7.5kW頻率50Hz電壓380V電流15A接法轉(zhuǎn)速2900r/min絕緣等級(jí)B工作方式連續(xù)LFChun制作大連理工大學(xué)電氣工程系5.額定頻率fN9.1三相異步電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和